KR20200117315A - 웨이퍼 정렬 장치 - Google Patents

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KR20200117315A
KR20200117315A KR1020190039262A KR20190039262A KR20200117315A KR 20200117315 A KR20200117315 A KR 20200117315A KR 1020190039262 A KR1020190039262 A KR 1020190039262A KR 20190039262 A KR20190039262 A KR 20190039262A KR 20200117315 A KR20200117315 A KR 20200117315A
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김영임
서태원
백현정
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주식회사 선익시스템
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Abstract

본 기재의 웨이퍼 정렬 장치는 웨이퍼가 안착될 수 있는 안착 부재; 웨이퍼에 새겨져서 상기 웨이퍼의 위치 정렬에 사용되는 위치 정렬용 마크를 촬영하여 상기 웨이퍼의 위치 정보를 획득하는 카메라 유닛; 및 상기 웨이퍼의 위치 정렬용 마크의 위치에 대응하도록 상기 카메라 유닛에서부터 상기 위치 정렬용 마크까지의 광 경로를 변경하는 광 경로 가변 유닛;을 포함한다.

Description

웨이퍼 정렬 장치{Wafer alignment apparatus}
본 발명은 웨이퍼 정렬 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 및 유기 박막 소자 제조에 사용되는 기판을 처리하는데 사용될 수 있는 웨이퍼 정렬 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치는 반도체 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 반도체 웨이퍼의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 반도체 웨이퍼 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과 같은 일련의 단위 공정들을 시행한다.
이러한 단위 공정들은 소정의 반도체 제조설비를 구비하여 행해지며, 이러한 반도체 제조 설비는 일반적으로 웨이퍼가 실린 카세트가 놓이는 로더(loader)와, 웨이퍼에 일련의 처리를 하는 공정 챔버, 공정 챔버와 로더 사이에 구비되어 웨이퍼를 대기시키는 로드락 챔버, 공정 챔버와 로드락 챔버 또는 하나의 공정 챔버에서 다른 공정 챔버로 웨이퍼를 이송하기 위해 마련되는 트랜스퍼 챔버 등으로 구성된다.
그리고, 반도체 공정 진행시에는 웨이퍼 정렬 장치에 의해 웨이퍼의 플랫 존(flat zone)이나 노치(notch)를 일정한 방향에 맞추어 주는 정렬 공정이 수행된다.
한편, 최근에는 공정 챔버에서 웨이퍼의 위치를 정렬하는 과정과 별도로 웨이퍼 정렬 장치를 사용하여 공정 챔버 내에서 웨이퍼의 위치를 정렬하기 이전에 웨이퍼를 목표 위치와 우선적으로 정렬하는 선 정렬(pre-align) 과정을 실시한다. 다만, 종래의 웨이퍼 정렬 장치는 특정 직경의 웨이퍼만 위치 정렬할 수 있고, 직경이 상이한 웨이퍼의 위치는 정렬할 수가 없다. 따라서, 웨이퍼 각각의 크기에 맞는 웨이퍼 정렬 장치를 모두 마련해야할 수 있다.
이를 해결하기 위하여, 다양한 크기의 웨이퍼를 정렬할 수 있는 위치 정렬 장치가 개발되고 있다. 그러나, 웨이퍼의 크기에 따라, 위치 정렬용 마크의 위치가 달라짐으로써, 위치 정렬 장치가 다양한 크기의 웨이퍼들 각각의 위치를 정렬하기 위하여, 웨이퍼의 위치 정렬용 마크를 촬영하기 위한 카메라를 웨이퍼의 크기에 맞게 모두 배치하여야 한다. 이에 따라, 위치 정렬 장치의 제조 비용이 증가될 수 있다. 뿐만 아니라, 웨이퍼의 종류에 맞게 카메라를 모두 설치해야 함으로써, 위치 정렬 장치의 크기가 증가될 수 있다.
한국등록특허 제10-1597211호
본 발명의 목적은 위치 정렬에 사용되는 카메라를 추가로 설치하지는 않으면서도 다양한 직경으로 이루어진 웨이퍼들의 위치를 정렬할 수 있는 웨이퍼 정렬 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 웨이퍼 정렬 장치는 웨이퍼가 안착될 수 있는 안착 부재; 웨이퍼에 새겨져서 상기 웨이퍼의 위치 정렬에 사용되는 위치 정렬용 마크를 촬영하여 상기 웨이퍼의 위치 정보를 획득하는 카메라 유닛; 및 상기 웨이퍼의 위치 정렬용 마크의 위치에 대응하도록 상기 카메라 유닛에서부터 상기 위치 정렬용 마크까지의 광 경로를 변경하는 광 경로 가변 유닛;을 포함한다.
한편, 상기 광 경로 가변 유닛은, 상기 카메라 유닛에 마주하도록 위치되는 제1 반사 미러를 포함하는 고정 부재; 상기 제1 반사 미러에 마주하도록 위치되는 제2 반사 미러를 포함하고, 상기 고정 부재에 대해 슬라이딩 이동 가능하게 결합되는 슬라이딩 부재; 및 상기 슬라이딩 부재에 결합되고, 상기 슬라이딩 부재가 상기 고정 부재에 대해 이동되어 상기 제1 반사 미러와 상기 제2 반사 미러 사이의 거리가 가변될 수 있게 하는 구동 부재;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 구동 부재는, 막대 형상으로 이루어지고, 일부분이 절곡되며, 상기 슬라이딩 부재에 고정 결합되는 이동부; 및 상기 슬라이딩 부재가 상기 고정 부재에 대해 직선 왕복될 수 있도록 상기 이동부를 이동시키는 동력부;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 카메라 유닛에 회전 가능하게 결합되어 일정 각도만큼 회전됨에 따라 상기 카메라 유닛의 초점 거리를 변경하는 초점 거리 변경 유닛을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 초점 거리 변경 유닛은, 상기 카메라 유닛에서 피사체가 입사되는 부분에 회전 가능하게 결합되는 베이스 부재; 하나 이상의 렌즈를 포함하고, 상기 베이스 부재에 고정 결합되며, 상기 베이스 부재가 기설정된 각도마다 회전되는 경우, 상기 카메라 유닛의 초점 거리가 변경될 수 있게 하는 하나 이상의 초점 거리 변경 부재; 및 상기 베이스 부재를 상기 카메라 유닛에 대해 일정 각도마다 회전시켜서 상기 카메라 유닛이 상기 어느 하나의 초점 거리 변경 부재와 연결될 수 있게 하는 동력 발생 부재;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 안착 부재에 안착되는 웨이퍼의 크기에 대응하여 상기 카메라 유닛이 상기 웨이퍼의 웨이퍼 정렬용 마크를 선명하게 촬영할 수 있도록 상기 광 경로 가변 유닛과 상기 카메라 유닛을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 제어부는, 상기 카메라 유닛을 동작시켜서 상기 위치 정렬용 마크가 촬영되는지 여부를 확인하고, 상기 위치 정렬용 마크가 촬영되지 않는 경우, 상기 카메라 유닛이 상기 위치 정렬용 마크를 선명하게 촬영할 때까지 상기 광 경로 가변 유닛을 동작시킬 수 있다.
한편, 상기 안착 부재에 안착되는 웨이퍼보다 작은 직경의 웨이퍼가 안착될 수 있고, 상기 안착 부재에 안착되는 웨이퍼 확장 부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치는 광 경로 가변 유닛을 포함함으로써, 상기 웨이퍼의 크기가 변경됨에 따라 상기 카메라 유닛에서부터 상기 위치 정렬용 마크까지의 광 경로가 변경될 수 있다.
따라서, 웨이퍼 정렬 장치는 직경이 상이한 웨이퍼들 각각의 위치 정렬용 마크를 촬영하기 위하여 카메라 유닛을 추가로 설치하지 않더라도, 하나의 카메라 유닛으로 다양한 직경의 웨이퍼의 위치 정렬용 마크를 촬영하여 웨이퍼의 위치를 정렬할 수 있다. 즉, 웨이퍼 정렬 장치는 하나의 카메라 유닛과 광 경로 가변 유닛으로 전술한 바와 같이 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼 뿐만 아니라, 안착 부재에 안착되는 제2 직경으로 이루어진 웨이퍼의 위치도 정렬할 수 있다.
종래에서는 서로 상이한 직경의 웨이퍼 모두를 사용하여 반도체를 제조하는 경우, 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼와 제2 직경으로 이루어진 웨이퍼 각각의 위치를 정렬하기 위한 웨이퍼 정렬 장치들을 모두 마련하여야 한다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치는 서로 다른 직경으로 이루어진 웨이퍼 모두의 위치를 정렬할 수 있다.
뿐만 아니라, 다양한 직경의 웨이퍼가 안착될 수 있는 웨이퍼 확장 부재가 여러 개 마련되어 있으면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치에서 위치 정렬이 가능한 최대 직경 이하의 웨이퍼 모두의 위치를 정렬할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼 정렬 장치에서 위치 정렬이 가능한 웨이퍼의 최대 직경이 400mm 인 경우, 웨이퍼 정렬 장치는 400mm 웨이퍼보다 직경이 작은 100mm 웨이퍼, 200mm 웨이퍼 및 300mm 웨이퍼 모두를 사용할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치 하나로 모든 웨이퍼의 위치를 정렬할 수 있으므로, 반도체 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치를 도시한 도면이다.
도 2는, 도 1의 웨이퍼 정렬 장치에서 광 경로 가변 유닛을 발췌하여 도시한 사시도이다.
도 3은, 도 2의 광 경로 가변 유닛에서 제1 반사 미러와 제2 반사 미러가 최대한 가까워진 상태를 도시한 도면이다.
도 4는, 도 2의 광 경로 가변 유닛에서 제1 반사 미러와 제2 반사 미러가 최대로 멀어진 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 제2 직경으로 이루어진 웨이퍼가 안착 부재에 안착된 상태에서의 광 경로를 도시한 도면이다.
도 6은 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼가 웨이퍼 확장 부재에 안착되고, 웨이퍼 확장 부재가 안착 부재에 안착된 상태에서의 광 경로를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치를 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치(100)는 안착 부재(110), 카메라 유닛(120) 및 광 경로 가변 유닛(130)을 포함한다.
안착 부재(110)는 웨이퍼(W1)가 안착될 수 있다. 안착 부재(110)에는 반도체 제조에서 사용되는 일반적인 웨이퍼가 안착될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치(100)는 웨이퍼 확장 부재(160)를 포함할 수 있다. 웨이퍼 확장 부재(160)는 상기 안착 부재(110)에 안착되는 웨이퍼(W1)보다 작은 직경의 웨이퍼(W2)가 안착될 수 있고, 상기 안착 부재(110)에 안착될 수 있다.
상기 웨이퍼 확장 부재(160)의 크기는 안착 부재(110)에 안착되는 웨이퍼(W1)의 크기와 유사할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 안착 부재(110)에 안착될 수 있는 웨이퍼(W1)는 제1 직경을 가진 웨이퍼(W1)라고 하고, 안착 부재(110)에 안착될 수 있는 웨이퍼(W2)는 제2 직경을 가진 웨이퍼(W2)로 정의하기로 한다. 이와 같이 안착 부재(110)에는 제1 직경을 가진 웨이퍼(W1) 또는 제2 직경을 가진 웨이퍼(W2)가 안착되는 웨이퍼 확장 부재(160)가 안착될 수 있다.
여기서, 제1 직경은 300mm일 수 있고, 제2 직경은 200mm일 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다. 즉, 웨이퍼 확장 부재(160)는 제1 직경의 웨이퍼(W1)를 사용하는 장비에서 제2 직경의 웨이퍼(W2)의 사용이 가능하도록 제2 직경의 웨이퍼(W2)의 크기를 제1 직경으로 확장시킬 수 있다. 이를 위한 웨이퍼 확장 부재(160)는 제2 직경의 웨이퍼(W2) 주변 전체를 감싸는 형상일 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼 확장 부재(160)의 형상은 일례로, 원형띠와 유사한 형상일 수 있다.
한편, 제2 직경으로 이루어진 웨이퍼(W2)가 웨이퍼 확장 부재(160)와 결합되어 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼(W1)를 취급하는 장비에서도 사용이 가능할 수 있다. 예를 들어, 200mm 웨이퍼와 웨이퍼 확장 부재(160)를 결합시키고, 300mm 웨이퍼의 표면을 처리하는 증착 장비에 웨이퍼 확장 부재(160)를 넣고 200mm 웨이퍼의 표면 처리를 실시할 수도 있다. 여기서, 표면 처리는 일반적인 반도체 공정에서 웨이퍼의 표면에 실시하는 식각, 증착 등이므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
또한, 증착 장비에서 웨이퍼를 정렬한 후 표면을 처리하기에 앞서 웨이퍼의 위치를 목표 위치에 우선적으로 정렬하는데 사용되는 선 정렬(pre-align) 장비에서도 웨이퍼 확장 부재(160)가 사용될 수 있다. 제2 직경으로 이루어진 웨이퍼(W2)가 웨이퍼 확장 부재(160)에 안착된 상태에서 이와 같은 선 정렬 장비에서 사용되는 과정에 대한 설명은 후술하기로 한다.
카메라 유닛(120)은 웨이퍼(W1, W2)에 새겨져서 상기 웨이퍼(W1, W2)의 위치 정렬에 사용되는 위치 정렬용 마크(M1, M2)를 촬영하여 상기 웨이퍼(W1, W2)의 위치 정보를 획득한다. 도면에 도시된 방향을 기준으로 카메라 유닛(120)은 안착 부재(110)보다 상방으로 이격되게 위치될 수 있다. 상기 카메라 유닛(120)은 상방에서 하방을 촬영할 수 있고, 피사체가 입사되는 부분인 최외측 렌즈가 후술할 광 경로 가변 유닛(130)을 향할 수 있다.
웨이퍼가 위치 정렬 장치 내에 공급되어 안착 부재(110)에 안착되면, 카메라 유닛(120)이 위치 정렬용 마크(M1, M2)를 촬영하고, 위치 정보를 획득한다. 미도시하였으나, 별도의 위치 정렬 유닛이 웨이퍼를 일정 높이만큼 들어올린 다음 웨이퍼를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시킴으로써, 웨이퍼의 위치가 정렬될 수 있다.
위치 정렬 유닛으로 웨이퍼의 위치를 정렬하는 것은 일반적인 위치 정렬 장치에서 사용되는 방법일 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치(100)는 증착 챔버(미도시) 내에서 웨이퍼의 위치를 정확하게 정렬하기에 앞서서 웨이퍼의 위치를 정렬할 수 있다.
광 경로 가변 유닛(130)은 상기 웨이퍼(W1, W2)의 크기가 변경되는 경우, 상기 웨이퍼(W1, W2)의 위치 정렬용 마크(M1, M2)의 위치에 대응하도록 상기 카메라 유닛(120)에서부터 상기 위치 정렬용 마크(M1, M2)까지의 광 경로를 변경한다. 광 경로 가변 유닛(130)은 별도의 프레임(170)에 의해 특정 위치에 설치될 수 있다. 예를 들어, 광 경로 가변 유닛(130)은 프레임(170)에 소정의 길이로 이루어진 봉(171)으로 연결될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
더욱 상세하게 설명하면, 상기 광 경로 가변 유닛(130)은 광 경로 길이를 변경할 수 있다. 광 경로 가변 유닛(130)은 카메라 유닛(120)이 제1 직경을 가진 웨이퍼(W1)의 위치 정렬용 마크(M1)와 제2 직경을 가진 웨이퍼(W2)의 위치 정렬용 마크(M2) 모두를 촬영할 수 있도록 광 경로 길이를 변경할 수 있다.
이를 위한 광 경로 가변 유닛(130)은 일례로, 고정 부재(131), 슬라이딩 부재(133) 및 구동 부재(135)를 포함할 수 있다.
고정 부재(131)는 상기 카메라 유닛(120)에 마주하도록 위치되는 제1 반사 미러(132)를 포함할 수 있다. 고정 부재(131)는 사각 기둥 형상이면서, 상측 및 일측면이 개구될 수 있다.
더욱 상세하게 설명하면, 고정 부재(131)는 도면에 도시된 방향을 기준으로 좌측이 개구될 수 있고, 제1 반사 미러(132)는 우측 끝부분에 위치될 수 있다. 이때, 제1 반사 미러(132)는 고정 부재(131)의 내부의 일측에 45도로 경사지게 설치될 수 있다. 그리고, 제1 반사 미러(132)는 카메라 유닛(120)과 상하 방향으로 나란하게 위치될 수 있다.
슬라이딩 부재(133)는 상기 제1 반사 미러(132)에 마주하도록 위치되는 제2 반사 미러(134)를 포함한다. 슬라이딩 부재(133)는 상기 고정 부재(131)에 대해 슬라이딩 이동 가능하게 결합될 수 있다.
상기 슬라이딩 부재(133)는 사각 기둥 형상이면서, 상측 및 일측면이 개구될 수 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 슬라이딩 부재(133)는 도면에 도시된 방향을 기준으로 우측이 개구될 수 있고, 제2 반사 미러(134)는 좌측 끝부분에 위치될 수 있다.
이때, 제2 반사 미러(134)는 슬라이딩 부재(133)의 내부의 일측에 45도로 설치될 수 있다. 그리고, 제2 반사 미러(134)는 제1 반사 미러(132)와 좌우 방향으로 나란하게 위치될 수 있다.
상기 슬라이딩 부재(133)와 고정 부재(131)가 서로 슬라이딩 이동될 수 있게 하는 것은 일례로, 슬라이딩 부재(133)가 고정 부재(131)보다 상대적으로 큰 크기로 이루어져서 고정 부재(131)가 슬라이딩 부재(133)에 수용될 수 있다. 이와 다르게, 고정 부재(131)가 슬라이딩 부재(133)보다 상대적으로 큰 크기로 이루어져서 슬라이딩 부재(133)가 고정 부재(131)에 수용되는 것도 가능할 수 있다.
구동 부재(135)는 상기 슬라이딩 부재(133)에 결합되고, 상기 슬라이딩 부재(133)가 상기 고정 부재(131)에 대해 이동되어 상기 제1 반사 미러(132)와 상기 제2 반사 미러(134) 사이의 거리가 가변되도록 할 수 있다.
상기 구동 부재(135)는 일례로 이동부(136)와 동력부(137)를 포함할 수 있다.
이동부(136)는 막대 형상으로 이루어지고, 일부분이 절곡될 수 있다. 이동부(136)는 상기 슬라이딩 부재(133)에 고정 결합될 수 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 이동부(136)의 형상은 일례로 알파벳 'L'형상일 수 있다. 이러한 이동부(136)의 일측은 슬라이딩 부재(133)에 고정 결합되고, 타측은 동력부(137)에 결합될 수 있다. 이동부(136)는 후술할 동력부(137)에서 발생된 동력을 슬라이딩 부재(133)로 전달할 수 있다.
동력부(137)는 상기 슬라이딩 부재(133)가 상기 고정 부재(131)에 대해 직선 왕복될 수 있도록 상기 이동부(136)를 이동시킬 수 있다. 동력부(137)가 이동부(136)를 이동시킬 수 있는 방법은 일례로 유압 실린더, 공압 실린더, 선형 모터, 랙 기어와 피니언 기어 및 웜과 웜기어 등 다양한 방법이 적용될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
이와 같은 구동 부재(135)의 동작 과정을 설명하면, 동력부(137)는 이동부(136)를 직선으로 이동시키고, 이동부(136)는 슬라이딩 부재(133)와 함께 이동될 수 있다. 이에 따라 도 3에 도시된 바와 같이 슬라이딩 부재(133)가 상기 고정 부재(131)에 대해 가까워질 수 있다. 이때, 제1 반사 미러(132)와 제2 반사 미러(134) 사이의 거리는 F1이 될 수 있다.
그리고, 도 4에 도시된 바와 같이 슬라이딩 부재(133)가 상기 고정 부재(131)로부터 멀어질 수 있다. 이때, 제1 반사 미러(132)와 제2 반사 미러(134) 사이의 거리는 F1보다 먼 F2가 될 수 있다. 이와 같이, 슬라이딩 부재(133)가 지정된 궤적을 따라서 직선 왕복 이동되면서 제1 반사 미러(132)와 제2 반사 미러(134) 사이의 거리가 멀어지거나 가까워질 수 있다.
이하에서는 전술한 광 경로 가변 유닛(130)의 동작 과정을 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼(W1)가 안착 부재(110)에 안착되면, 카메라 유닛(120)은 광 경로 가변 유닛(130)의 제1 반사 미러(132) 및 제2 반사 미러(134)에 의해 반사된 웨이퍼 정렬용 마크(M1)를 촬영하여 웨이퍼(W1)의 위치를 감지할 수 있다. 이때 광 경로는 L1이 될 수 있다. 이후 미도시된 웨이퍼 정렬 유닛이 웨이퍼의 위치를 정렬할 수 있다.
도 6을 참조하면, 제2 직경으로 이루어진 웨이퍼(W2)가 웨이퍼 확장 부재(160)에 안착되고, 웨이퍼 확장 부재(160)가 안착 부재(110)에 안착되면, 제2 반사 미러(134)가 동력부(137)에 의해 이동되다가 웨이퍼(W2)의 위치 정렬용 마크(M2)와 상하 방향으로 나란하게 위치되는 지점이 되면, 웨이퍼(W2)의 위치 정렬용 마크(M2) 가 제2 반사 미러(134) 및 제1 반사 미러(132)에 의해 반사되어 카메라 유닛(120)에 입사되면서 슬라이딩 부재(133)의 이동이 정지될 수 있다.
이때 광 경로는 L2이 될 수 있다. 이후, 카메라 유닛(120)은 초점 거리를 변경하여 피사체인 위치 정렬용 마크(M2)가 선명하게 되도록 할 수 있다. 최종적으로 카메라 유닛(120)은 위치 정렬용 마크(M2)를 촬영하여 웨이퍼의 위치를 확인할 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치(200)는 초점 거리 변경 유닛(140)을 더 포함할 수 있다. 초점 거리 변경 유닛(140)은 상기 카메라 유닛(120)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 초점 거리 변경 유닛(140)이 일정 각도만큼 회전됨에 따라, 상기 카메라 유닛(120)의 초점 거리가 변경될 수 있다.
이를 위한 초점 거리 변경 유닛(140)은 일례로 베이스 부재(141), 초점 거리 변경 부재(142) 및 동력 발생 부재(143)를 포함할 수 있다.
베이스 부재(141)는 상기 카메라 유닛(120)에서 피사체가 입사되는 부분에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 베이스 부재(141)는 좌우 방향으로 회전될 수 있다. 베이스 부재(141)의 형상은 일례로 카메라 유닛(120)의 일측과 대응되는 원판 형상일 수 있다.
초점 거리 변경 부재(142)는 하나 이상의 렌즈를 포함하고, 상기 베이스 부재(141)에 고정 결합될 수 있다. 상기 베이스 부재(141)가 기설정된 각도마다 회전되는 경우, 초점 거리 변경 부재(142)는 상기 카메라 유닛(120)의 초점 거리가 변경되도록 할 수 있다.
예를 들어, 두 개의 초점 거리 변경 부재(142)가 베이스 부재(141)에 결합된 상태에서, 베이스 부재(141)가 180도마다 회전되면, 카메라 유닛(120)과 어느 하나의 초점 거리 변경 부재(142)가 서로 동축 선상으로 위치(광 정렬)되어 초점 거리가 두가지 값 중 어느 한 값으로 변경될 수 있다.
동력 발생 부재(143)는 상기 베이스 부재(141)를 상기 카메라 유닛(120)에 대해 일정 각도마다 회전시켜서 상기 카메라 유닛(120)이 상기 어느 하나의 초점 거리 변경 부재(142)와 연결될 수 있게 한다. 이를 위한 동력 발생 부재(143)는 일례로 회전 모터일 수 있으나, 이에 한정하지는 않으며 상기 베이스 부재(141)를 회전시킬 수 있는 것이면 어느 것이든 무방할 수 있다.
상기 동력 발생 부재(143)가 베이스 부재(141)를 일정 각도만큼 회전시키면, 전술한 바와 같이 카메라 유닛(120)과 초점 거리 변경 부재(142)가 연결되어 초점 거리가 변경될 수 있다. 이에 따라, 카메라 유닛(120)이 웨이퍼의 위치 정렬용 마크(M1, M2)를 선명하게 촬영할 수 있다.
전술한 초점 거리 변경 유닛(140)은 초점 거리가 조절되지 않는 카메라 유닛(120)에 추가적으로 설치될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치(200)는 다양한 직경의 웨이퍼(W1, W2)의 위치를 정렬하기 위하여 초점 거리가 조절되지 않는 카메라 유닛을 초점 거리 조절이 가능한 카메라 유닛으로 교체하지 않더라도 웨이퍼의 위치 정렬이 가능할 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치(300)는 제어부(150)를 더 포함할 수 있다.
제어부(150)는 상기 안착 부재(110)에 안착되는 웨이퍼의 크기에 대응하여 상기 카메라 유닛(120)이 상기 웨이퍼의 웨이퍼 정렬용 마크(M1, M2)를 선명하게 촬영할 수 있도록 상기 광 경로 가변 유닛(130)과 상기 카메라 유닛(120)을 제어할 수 있다.
제어부(150)의 동작 과정을 더욱 상세하게 설명하면, 상기 제어부(150)는 상기 카메라 유닛(120)을 동작시켜서 상기 위치 정렬용 마크(M1, M2)가 촬영되는지 여부를 확인한다. 그리고, 제어부(150)는 상기 위치 정렬용 마크(M1, M2)가 촬영되지 않는 경우, 상기 카메라 유닛(120)이 상기 위치 정렬용 마크(M1, M2)를 선명하게 촬영할 때까지 상기 광 경로 가변 유닛(130)을 동작시킬 수 있다. 즉, 제어부(150)는 안착 부재(110)에 안착된 웨이퍼의 크기에 따라서 카메라 유닛(120)이 위치 정렬용 마크(M1, M2)를 선명하게 촬영할 수 있도록 광 경로 가변 유닛(130)을 제어할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치(300)는 전술한 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치(100, 도 1 참조)와 다르게, 사용자가 웨이퍼의 크기를 웨이퍼 정렬 장치(300)에 포함된 미도시된 사용자 인터페이스에 입력하지 않더라도, 웨이퍼 정렬 장치(300)의 전반적인 동작이 자동적으로 실시될 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 웨이퍼 정렬 장치(100)는 광 경로 가변 유닛(130)을 포함함으로써, 상기 웨이퍼의 크기가 변경됨에 따라 상기 카메라 유닛(120)에서부터 상기 위치 정렬용 마크(M1, M2)까지의 광 경로가 변경될 수 있다.
따라서, 직경이 상이한 웨이퍼(W1, W2)들 각각의 위치 정렬용 마크(M1, M2)를 촬영하기 위하여 카메라 유닛(120)을 추가로 설치하지 않더라도, 하나의 카메라 유닛(120)으로 다양한 직경의 웨이퍼(W1, W2)의 위치 정렬용 마크(M1, M2)를 촬영하여 웨이퍼(W1, W2)의 위치를 정렬할 수 있다. 즉, 웨이퍼 정렬 장치(100)는 하나의 카메라 유닛(120)과 광 경로 가변 유닛(130)으로 전술한 바와 같이 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼(W1) 뿐만 아니라, 안착 부재(110)에 안착되는 제2 직경으로 이루어진 웨이퍼(W2)의 위치도 정렬할 수 있다.
종래에서는 서로 상이한 직경의 웨이퍼 모두를 사용하여 반도체를 제조하는 경우, 제1 직경으로 이루어진 웨이퍼와 제2 직경으로 이루어진 웨이퍼 각각의 위치를 정렬하기 위한 웨이퍼 정렬 장치들을 모두 마련하여야 한다. 그러나, 전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치(100)는 서로 다른 직경으로 이루어진 웨이퍼(W1, W2) 모두의 위치를 정렬할 수 있다.
뿐만 아니라, 다양한 직경의 웨이퍼(W1, W2)가 안착될 수 있는 웨이퍼 확장 부재(160)가 여러 개 마련되어 있으면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치(100)에서 위치 정렬이 가능한 최대 직경 이하의 웨이퍼 모두의 위치를 정렬할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼 정렬 장치(100)에서 위치 정렬이 가능한 웨이퍼의 최대 직경이 400mm인 경우, 웨이퍼 정렬 장치(100)는 400mm 웨이퍼보다 직경이 작은 100mm 웨이퍼, 200mm 웨이퍼 및 300mm 웨이퍼 모두를 사용할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치(100)하나로 모든 웨이퍼의 위치를 정렬할 수 있으므로, 반도체 제조 비용을 절감할 수 있다.
이상에서 본 발명의 여러 실시예에 대하여 설명하였으나, 지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 웨이퍼 정렬 장치 110: 안착 부재
120: 카메라 유닛 130: 광 경로 가변 유닛
131: 고정 부재 132: 슬라이딩 부재
133: 구동 부재 133a: 이동부
133b: 동력부 140: 초점 거리 변경 유닛
141: 베이스 부재 142: 초점 거리 변경 부재
143: 동력 발생 부재 150: 제어부
160: 웨이퍼 확장 부재

Claims (8)

  1. 웨이퍼가 안착될 수 있는 안착 부재;
    웨이퍼에 새겨져서 상기 웨이퍼의 위치 정렬에 사용되는 위치 정렬용 마크를 촬영하여 상기 웨이퍼의 위치 정보를 획득하는 카메라 유닛; 및
    상기 웨이퍼의 위치 정렬용 마크의 위치에 대응하도록 상기 카메라 유닛에서부터 상기 위치 정렬용 마크까지의 광 경로를 변경하는 광 경로 가변 유닛;을 포함하는 웨이퍼 정렬 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광 경로 가변 유닛은,
    상기 카메라 유닛에 마주하도록 위치되는 제1 반사 미러를 포함하는 고정 부재;
    상기 제1 반사 미러에 마주하도록 위치되는 제2 반사 미러를 포함하고, 상기 고정 부재에 대해 슬라이딩 이동 가능하게 결합되는 슬라이딩 부재; 및
    상기 슬라이딩 부재에 결합되고, 상기 슬라이딩 부재가 상기 고정 부재에 대해 이동되어 상기 제1 반사 미러와 상기 제2 반사 미러 사이의 거리가 가변될 수 있게 하는 구동 부재;를 포함하는 웨이퍼 정렬 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 구동 부재는,
    막대 형상으로 이루어지고, 일부분이 절곡되며, 상기 슬라이딩 부재에 고정 결합되는 이동부; 및
    상기 슬라이딩 부재가 상기 고정 부재에 대해 직선 왕복될 수 있도록 상기 이동부를 이동시키는 동력부;를 포함하는 웨이퍼 정렬 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 카메라 유닛에 회전 가능하게 결합되어 일정 각도만큼 회전됨에 따라 상기 카메라 유닛의 초점 거리를 변경하는 초점 거리 변경 유닛을 더 포함하는 웨이퍼 정렬 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 초점 거리 변경 유닛은,
    상기 카메라 유닛에서 피사체가 입사되는 부분에 회전 가능하게 결합되는 베이스 부재;
    하나 이상의 렌즈를 포함하고, 상기 베이스 부재에 고정 결합되며, 상기 베이스 부재가 기설정된 각도마다 회전되는 경우, 상기 카메라 유닛의 초점 거리가 변경될 수 있게 하는 하나 이상의 초점 거리 변경 부재; 및
    상기 베이스 부재를 상기 카메라 유닛에 대해 일정 각도마다 회전시켜서 상기 카메라 유닛이 상기 어느 하나의 초점 거리 변경 부재와 연결될 수 있게 하는 동력 발생 부재;를 포함하는 웨이퍼 정렬 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 안착 부재에 안착되는 웨이퍼의 크기에 대응하여 상기 카메라 유닛이 상기 웨이퍼의 웨이퍼 정렬용 마크를 선명하게 촬영할 수 있도록 상기 광 경로 가변 유닛과 상기 카메라 유닛을 제어하는 제어부를 더 포함하는 웨이퍼 정렬 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 카메라 유닛을 동작시켜서 상기 위치 정렬용 마크가 촬영되는지 여부를 확인하고, 상기 위치 정렬용 마크가 촬영되지 않는 경우, 상기 카메라 유닛이 상기 위치 정렬용 마크를 선명하게 촬영할 때까지 상기 광 경로 가변 유닛을 동작시키는 웨이퍼 정렬 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 안착 부재에 안착되는 웨이퍼보다 작은 직경의 웨이퍼가 안착될 수 있고, 상기 안착 부재에 안착되는 웨이퍼 확장 부재를 포함하는 웨이퍼 정렬 장치.
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